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新闻来源：物理与光电工程学院，https://mp.weixin.qq.com/s/jZLHRTU0T1F2arhhAVFhqQ 

近日，深圳大学量子精密测量研究所和物理与光电工程学院的陈洪震助理教授与国内同行合作，利用量子纠错技术提取噪声中的有利信息，并用于增强量子精密测量的理论精度极限，相关成果于2024年11月7日在物理学领域顶级国际期刊《Physical Review Letters》上发表。

量子精密测量利用量子力学效应提高参数测量的精度极限，并因其广泛的应用价值而受到越来越多的关注。然而，在实践中实现该技术所承诺的高精度依然充满挑战。其中最主要的障碍是噪声，它能破坏几乎所有量子技术的潜在优势。

量子精密测量当前的研究主要集中于抑制噪声并恢复到幺正演化，这是因为幺正演化通常被认为能带来最高的测量精度。但是，这种假设是基于参数仅在哈密顿量中编码的情形。在一些实际场景中，系统的哈密顿量和噪声算符都可能编码参数，这使得噪声本身可能变得富有信息性。在这种情形下，合理利用噪声反而可以带来潜在的优势，这也为进一步提升量子精密测量的精度开拓了新的途径。

基于这种现象，陈洪震助理教授及合作者们研究了在一般马尔可夫动力学下量子精密测量的精度极限，并考虑其中噪声算符也可能包含待测参数的信息。通过在系统演化过程中连续施加适当的控制[图(a)]，例如量子纠错，这些蕴含信息的噪声可以转化为用于提高测量精度的宝贵资源。在这种哈密顿量与噪声算符协同编码参数信息的情形下，量子态相对参数变化的敏感程度得到了提升[图(b)]，带来了突破传统幺正演化情形测量精度的可能性。在信息性噪声存在的情况下，研究团队又进一步提供了充分必要条件，在这些条件下，系统可实现的测量精度可以达到海森堡极限量级，并且由于信息性噪声的有利作用，精度得到了进一步提高，突破了传统的只有哈密顿量编码信息的精度极限[图(c)]。该研究为量子精密测量开辟了一条新的路径，通过推广传统测量方案到哈密顿量和噪声协同编码信息的方案，达到了更高的理论精度极限。该研究可能在量子磁力计、量子陀螺仪、量子雷达等实际应用中产生广泛的影响，其中对噪声的抑制和有效利用是性能提升的关键。

该成果以“Quantum Metrology Enhanced by Leveraging Informative Noise with Error Correction”为题发表在《Physical Review Letters》上，深圳大学为第一单位，深圳大学陈洪震助理教授为第一作者和通讯作者，共同通讯作者还包括香港中文大学袁海东教授和腾讯光子工作室陈宇博士。该研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部、香港研究资助局等机构的资助。

论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.190801